99MW风电场升压站电气设计优化方案
王睿
【摘 要】社会的进步与经济的增长推动了科学技术的发展，使得各种电气设备被广泛应用到社会各个领域当中，从而提升了对电力能源的使用力度，社会各界对电力能源产生了更高的要求。基于此，论文以99MW风电场升压站为研究对象，在简单对其进行介绍的基础上，详细阐述了电气主接线与直流电源两个方面的优化。
【Abstract】Social progress and economic growth promoted the development of science and technology， making all kinds of electrical equipment has been widely applied to various fields of the society， so as to enhance the usage level of power energy. Based on this， paper takes the 99MW wind power plant booster station as the research subject， through simply introduces this engineering， paper detailedly explores the optimization of mian electrical connection and direct current power supply.
【关键词】99MW风电场；升压站；电气设计；优化
【Keywords】99MW wind power plant； booster station； electrical design； optimization
【中图分类号】TM92 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0154-02
1 引言
近年来，在社会经济快速发展的情况下，环境破坏问题得到了社会各界的广泛关注，使得人们建立了更加良好的环境保护理念。这种情况下，依然采用火力发电的方式为社会提供电力能源，完全不能满足人们对环境保护的要求，从而对新能源产生了较大的期望。风能作为自然界广泛存在的新能源之一，还是一种可再生能源，对环保具有重要价值，对于当前的电力行业的环境保护取得了不错的效果。但深入分析后可以发现，但受到技术等因素的限制，采用风力发电时往往需要投入较高的成本，降低了电力企业的效益。因此，本文对99MW风电场升压站电气设计优化方案进行研究具有重要意义，通过研究提高当前现有风力发电站的运行效率，为电力企业获得更多的经济效益打下良好基础。
2 99MW风电场升压站电气介绍
风电场作为当前电力行业中的重要组成部分之一，由风力发电机、箱变、集电线路、升压站等多个结构构成，升压站是其中较为关键的结构之一，为整个风电场的运行提供了重要帮助。所谓的升压站，指的是一个使通过的电荷电压发生变化的整体系统，主要目的是为了升压，降低小线路电流，从而减少电能的损耗。当前阶段的风电场当中，主要包括3种电压型号种型号的升压站，分别为110kV、220kV和330kV的升压站，升压站的等级越高，生产时所需要投入的资金越多，而且对抗压等物理性能具有更高的要求[1]。
整个升压站主要由四个部分构成：①一次设备，包括变压器、隔离开关、断路器、电抗器等；②二次回路，也可以称为控制回路，与一次设备相比，该回路中的电压较低，指的是对一次设备具有保护、控制作用的设备与线路；③继电保护，通常有线路保护、断路器保护、母线保护、测控装置等；④DCS、NCS连接，升压站可以通过该部分的连接，将控制的信息传入到计算机内，从而对整个升压站进行控制[2]。
3 建筑布置的优化
按照升压站工艺标准，在对升压站建设时，应通过“一”字形进行布置，将办公区与工作区完全分割出来，使两者各自构成独立的场所，同时，将全部功能都放置到统一建筑内。采用这样的布置方案，不仅可以减少土地使用面积，提高了土地资源的使用效率，而且对于办公区的大体积建筑物来说，还可以达到节能的效果。具体布置如下所示：
根据整个风电场升压站的平面图，结合工作区与办公区的实际要求，将其划分为合理的两个部分。在工作区，应安装35kV配电装置室、站用变电室、继电保护室等几个部分。布置35kV配电装置室与站用变电室时，应将其设置到一楼，高度在5.0m左右；继电保护室与控制室布置时，将其放置到二楼，高度在3.5m左右。同时，在建筑物的设备房内，全部留出了两个出口，一个出口为人员出口，另一个为物品运输出口，这样不仅使整个建筑内的运行更加顺畅，而且在出现危险情况时，还可以降低危险带来的损失[3]。在办公区，一楼为员工的办公与生活场所，包括了各部门的办公室、会议室，员工的食堂等；二楼为员工主要的生活区，包括了员工的宿舍与活动室，在每一个宿舍内，建立单独的卫生间，通过该生活区，为员工空余时间内，提供了丰富多彩的娱乐方式。
4 电气主接线的设计优化
在99MW风电场升压站中，主要由以下结构组成：变压器2台，容量为50MVA；110kV接线通过单母线的方式完成，其中，2回主变进线间隔，1回出线间隔；35kV接线，通过单母线分段的方式完成的，在两段之间，通过断路器柜与隔离柜分开的。以往的变电站中，通过单母线分段方式连接时，每台变压器的容量不用很高，只有总容量的60%，可以在一台变压器出现问题的情况下，直接切换到另一台变压器上，为整个升压站的运行提供保障，确保供电的稳定性[4]。
在风电场的实际运行当中，在1号母线连接3回线路时，1～3U线路中的总容量为49.5MW，2号母线连接3回线路时，4～6U线路中的总容量为49.5MVA，整个线路内共需要99MVA的容量。若2号变压器出现问题后，由于1号变压器的容量只有60MVA左右，与99MVA相差非常多，无法达到整个线路运行的基本要求。同时，在整个风电场内，采用的是双电源供电原理，主电源与1号母线相连，次电源与风电场外的10kV线路连接。通过上述的分析可以发现，在整个风电场升压站运行时，35Kv分段母線很难发挥出应有的作用。因此，应对主接线优化时，应将断路器柜与隔离柜撤除，得到如图1所示接线图。
5 直流电源的优化设计
对直流电源进行优化时，可以在直流电源侧与通信电源侧，各安装一套蓄电池组，安装时应满足以下要求：符合《35～110kV变电站设计规范》（GB50059-2011）中规定，通信装置一侧，能够利用电池组供电，也可以通过电池变换手段进行供电；《电力工程直流电源系统设计技术规程》（DL/5044-2014）中规定，在低压的直流系统中，需通过电池组供电，而对于低于48V直流系统中，需采用电池组供电的电力专用DC/DC变换装置。因此，在优化后的系统中，可以将电气与通信看成一个整体，共同用电池组供电，同时，在48V通信电源处，应选择DC/DC设备供电。这样优化之后，可以有效提升整个升压站性能的基础上，减少对电源数量的使用[5]。
6 总结
综上所述，通过上述方案对正风电场升压站进行优化后，不仅提升了整个升压站的性能，而且，还降低了整个升压站建设的投入成本，同时，还为升压站的操作与管理提供了便捷，对风电场的发展具有重要意义。虽然该优化具有一定的优势，对当前风电行业的发展具有重要意义，但在社会与经济快速发展的情况下，还会对风电场有更高的要求。因此，在之后的工作当中，还应根据科学技术的发展，进一步对该风电场升压站电气设计优化进行研究，使优化方案符合不同时期的要求。
【参考文献】
【1】孙长江，沈钱兰.白岩山风电场升压站电气设备布置优化[J].城市建设理论研究（电子版），2016，27（12）：59.
【2】周春生.特变达坂城风光互补项目升压站电气主接线设计方案探讨[J].电子技术与软件工程，2015，04（7）：240-240.
【3】陈玉梅，甘乐，余勇.某风电场110kV升压站优化设计[J].河南建材，2015，16（5）：121-122.
【4】甘露，徐大坤，李晓丽.风电场升压站生活热水系统设计方案对比[J].工业建筑2016年增刊Ⅰ，2016，11（25）：68.
【5】史超.探析风电场升压站电气一次设备施工安装的质量控制[J].工程技术（文摘版），2016，06（8）：00026-00026.
【摘 要】社会的进步与经济的增长推动了科学技术的发展，使得各种电气设备被广泛应用到社会各个领域当中，从而提升了对电力能源的使用力度，社会各界对电力能源产生了更高的要求。基于此，论文以99MW风电场升压站为研究对象，在简单对其进行介绍的基础上，详细阐述了电气主接线与直流电源两个方面的优化。
【Abstract】Social progress and economic growth promoted the development of science and technology， making all kinds of electrical equipment has been widely applied to various fields of the society， so as to enhance the usage level of power energy. Based on this， paper takes the 99MW wind power plant booster station as the research subject， through simply introduces this engineering， paper detailedly explores the optimization of mian electrical connection and direct current power supply.
【关键词】99MW风电场；升压站；电气设计；优化
【Keywords】99MW wind power plant； booster station； electrical design； optimization
【中图分类号】TM92 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0154-02
1 引言
近年来，在社会经济快速发展的情况下，环境破坏问题得到了社会各界的广泛关注，使得人们建立了更加良好的环境保护理念。这种情况下，依然采用火力发电的方式为社会提供电力能源，完全不能满足人们对环境保护的要求，从而对新能源产生了较大的期望。风能作为自然界广泛存在的新能源之一，还是一种可再生能源，对环保具有重要价值，对于当前的电力行业的环境保护取得了不错的效果。但深入分析后可以发现，但受到技术等因素的限制，采用风力发电时往往需要投入较高的成本，降低了电力企业的效益。因此，本文对99MW风电场升压站电气设计优化方案进行研究具有重要意义，通过研究提高当前现有风力发电站的运行效率，为电力企业获得更多的经济效益打下良好基础。
2 99MW风电场升压站电气介绍
风电场作为当前电力行业中的重要组成部分之一，由风力发电机、箱变、集电线路、升压站等多个结构构成，升压站是其中较为关键的结构之一，为整个风电场的运行提供了重要帮助。所谓的升压站，指的是一个使通过的电荷电压发生变化的整体系统，主要目的是为了升压，降低小线路电流，从而减少电能的损耗。当前阶段的风电场当中，主要包括3种电压型号种型号的升压站，分别为110kV、220kV和330kV的升压站，升压站的等级越高，生产时所需要投入的资金越多，而且对抗压等物理性能具有更高的要求[1]。
整个升压站主要由四个部分构成：①一次设备，包括变压器、隔离开关、断路器、电抗器等；②二次回路，也可以称为控制回路，与一次设备相比，该回路中的电压较低，指的是对一次设备具有保护、控制作用的设备与线路；③继电保护，通常有线路保护、断路器保护、母线保护、测控装置等；④DCS、NCS连接，升压站可以通过该部分的连接，将控制的信息传入到计算机内，从而对整个升压站进行控制[2]。
3 建筑布置的优化
按照升压站工艺标准，在对升压站建设时，应通过“一”字形进行布置，将办公区与工作区完全分割出来，使两者各自构成独立的场所，同时，将全部功能都放置到统一建筑内。采用这样的布置方案，不仅可以减少土地使用面积，提高了土地资源的使用效率，而且对于办公区的大体积建筑物来说，还可以达到节能的效果。具体布置如下所示：
根据整个风电场升压站的平面图，结合工作区与办公区的实际要求，将其划分为合理的两个部分。在工作区，应安装35kV配电装置室、站用变电室、继电保护室等几个部分。布置35kV配电装置室与站用变电室时，应将其设置到一楼，高度在5.0m左右；继电保护室与控制室布置时，将其放置到二楼，高度在3.5m左右。同时，在建筑物的设备房内，全部留出了两个出口，一个出口为人员出口，另一个为物品运输出口，这样不仅使整个建筑内的运行更加顺畅，而且在出现危险情况时，还可以降低危险带来的损失[3]。在办公区，一楼为员工的办公与生活场所，包括了各部门的办公室、会议室，员工的食堂等；二楼为员工主要的生活区，包括了员工的宿舍与活动室，在每一个宿舍内，建立单独的卫生间，通过该生活区，为员工空余时间内，提供了丰富多彩的娱乐方式。
4 电气主接线的设计优化
在99MW风电场升压站中，主要由以下结构组成：变压器2台，容量为50MVA；110kV接线通过单母线的方式完成，其中，2回主变进线间隔，1回出线间隔；35kV接线，通过单母线分段的方式完成的，在两段之间，通过断路器柜与隔离柜分开的。以往的变电站中，通过单母线分段方式连接时，每台变压器的容量不用很高，只有总容量的60%，可以在一台变压器出现问题的情况下，直接切换到另一台变压器上，为整个升压站的运行提供保障，确保供电的稳定性[4]。
在风电场的实际运行当中，在1号母线连接3回线路时，1～3U线路中的总容量为49.5MW，2号母线连接3回线路时，4～6U线路中的总容量为49.5MVA，整个线路内共需要99MVA的容量。若2号变压器出现问题后，由于1号变压器的容量只有60MVA左右，与99MVA相差非常多，无法达到整个线路运行的基本要求。同时，在整个风电场内，采用的是双电源供电原理，主电源与1号母线相连，次电源与风电场外的10kV线路连接。通过上述的分析可以发现，在整个风电场升压站运行时，35Kv分段母線很难发挥出应有的作用。因此，应对主接线优化时，应将断路器柜与隔离柜撤除，得到如图1所示接线图。
5 直流电源的优化设计
对直流电源进行优化时，可以在直流电源侧与通信电源侧，各安装一套蓄电池组，安装时应满足以下要求：符合《35～110kV变电站设计规范》（GB50059-2011）中规定，通信装置一侧，能够利用电池组供电，也可以通过电池变换手段进行供电；《电力工程直流电源系统设计技术规程》（DL/5044-2014）中规定，在低压的直流系统中，需通过电池组供电，而对于低于48V直流系统中，需采用电池组供电的电力专用DC/DC变换装置。因此，在优化后的系统中，可以将电气与通信看成一个整体，共同用电池组供电，同时，在48V通信电源处，应选择DC/DC设备供电。这样优化之后，可以有效提升整个升压站性能的基础上，减少对电源数量的使用[5]。
6 总结
综上所述，通过上述方案对正风电场升压站进行优化后，不仅提升了整个升压站的性能，而且，还降低了整个升压站建设的投入成本，同时，还为升压站的操作与管理提供了便捷，对风电场的发展具有重要意义。虽然该优化具有一定的优势，对当前风电行业的发展具有重要意义，但在社会与经济快速发展的情况下，还会对风电场有更高的要求。因此，在之后的工作当中，还应根据科学技术的发展，进一步对该风电场升压站电气设计优化进行研究，使优化方案符合不同时期的要求。
【参考文献】
【1】孙长江，沈钱兰.白岩山风电场升压站电气设备布置优化[J].城市建设理论研究（电子版），2016，27（12）：59.
【2】周春生.特变达坂城风光互补项目升压站电气主接线设计方案探讨[J].电子技术与软件工程，2015，04（7）：240-240.
【3】陈玉梅，甘乐，余勇.某风电场110kV升压站优化设计[J].河南建材，2015，16（5）：121-122.
【4】甘露，徐大坤，李晓丽.风电场升压站生活热水系统设计方案对比[J].工业建筑2016年增刊Ⅰ，2016，11（25）：68.
【5】史超.探析风电场升压站电气一次设备施工安装的质量控制[J].工程技术（文摘版），2016，06（8）：00026-00026.
